模块五 机械振动与机械波、光学、电磁波综合测试卷（原卷版）

模块五机械振动与机械波、光学、电磁波综合测试卷姓名:__________准考证号:__________本试题卷分选择题和非选择题两部分，共13页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意:1.答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。4.可能用到的相关参数:重力加速度g均取10m/s2。选择题部分一、选择题Ⅰ(本题共13小题,每小题3分,共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1．（2023·浙江宁波·校考模拟预测）如图所示为物理学家赫兹验证电磁波存在的实验装置的示意图，他通过电弧和电火花之间产生的电磁波，进而引起两个靠近的小铜球之间感应出新的电火花出来，证明了电磁波是真实存在的，下列说法正确的是（）

A．图中曲线表示电场线B．赫兹的研究启发了麦克斯韦提出完整的经典电磁场理论C．如果一个带有圆锥尖的铜棒与一块钢板之间间隔几毫米，此时加上几千伏特的电压，则空气有可能被击穿D．赫兹的电火花实验现象不能说明电磁波具有能量2．（2024·江苏南通·统考一模）图甲为LC振荡电路，振荡电流随时间的变化规律如图乙所示，则（

）A．时刻，电容器充电完毕B．时刻，线圈中的磁场最弱C．过程中，电容器极板间的电压变大D．过程中，线圈中的自感电动势变大3．（2024·江西九江·校联考二模）10月6日，杭州第19届亚运会艺术体操个人全能资格赛暨个人团体决赛在黄龙体育中心体育馆举行。中国队以总分313.400获团体铜牌。下图为中国队选手赵樾进行带操比赛。某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，时的波形图如图甲所示，质点Q的振动图像如图乙所示。下列判断正确的是（）A．简谐波沿x轴负方向传播B．该时刻P点的位移为C．再经过0.25s，P点到达平衡位置D．质点Q的振动方程为4．（2024·安徽黄山·统考一模）操场上有两个完全相同的喇叭，分别安装在A、B两点，。操场的入口和出口分别为C、D两点，如图所示，。喇叭中播放声音的频率为．已知声音在空气中传播的速度为，下列说法不正确的是（

）A．这列声波的波长为B．出口和入口处的同学听到的声音是加强的C．出口和入口的连线上，有40处的声音是减弱的D．在矩形区域正中间的P点，声音是加强的5．（2024·甘肃·统考一模）图为两单摆的振动图像，为摆线偏离竖直方向的角度。两单摆的摆球质量相同，则（）A．摆长之比 B．摆长之比C．摆球的最大动能之比 D．摆球的最大动能之比6．（2024·重庆·统考一模）如图甲为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，如图乙为该波上A质点的振动图像。则（）

A．这列波的波速为5m/sB．这列波沿x轴正向传播C．若此波遇到另一列简谐波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为25HzD．若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸可能为20cm7．（2024·湖北·校联考模拟预测）如图（a），矩形ABCD处于均匀介质中，AB=3m，BC=4m。A、B、C三处有三个完全相同的波源，，三个波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与ABCD平面垂直。已知这三列波的波速均为0.25m/s，则下列说法正确的是（

）A．经足够长时间，D点既不是振动加强点也不是振动减弱点，故D点不可能做简谐振动B．t=15s时，D点的质点才开始振动C．t=18s时，D点的质点沿y轴负方向运动D．D的起振方向沿y轴负方向8．（2024·全国·校联考模拟预测）光的干涉现象在技术中有重要应用，例如检查平面的平整程度。如图甲所示，把一标准透明板压在另一被检测透明板上，一端用两张纸片垫起，构成空气劈尖，让单色光a、b分别从上方射入，得到明暗相间的条纹如图乙所示。下列说法正确的是（）A．单色光a的波长比单色光b的波长大B．若抽掉一张纸片，条纹间距会变小C．若出现图丙的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D．若单色光a刚好能让某金属发生光电效应，则单色光b一定能让该金属发生光电效应9．（2024·广东惠州·统考三模）图中有一直杆竖直插入水深为1.2m水池池底，恰好有一半露出水面，太阳光以与水平面成37°角射在水面上，测得直杆在池底的影长EC为2.5m，已知sin37°=0.6，则下列说法正确的是（）A．直杆在池底的影长中午比早晨更长B．直杆在水面的影长为0.9mC．水的折射率为D．当太阳光和水面的夹角变化时，在水面上有可能发生全反射10．（2024·吉林·校联考模拟预测）夏季常出现如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，比较a、b两种单色光，下列说法正确的是（）A．在冰晶中，b光的波速比a光大B．通过同一仪器发生双缝干涉，a光的相邻明条纹间距较大C．b光比a光更容易发生明显衍射现象D．a、b两种光分别从水射入空气发生全反射时，a光的临界角比b光的小11．（2024·湖南邵阳·统考一模）双缝干涉实验装置的截面图如图所示，光源到、的距离相等，点为、连线中垂线与光屏的交点，光源发出的波长为的光，经出射后垂直穿过玻璃片传播到点，经出射后直接传播到点，由到点与由到点，光传播的时间差为。玻璃片厚度为，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为，不计光在玻璃片内的反射。下列说法正确的是（）

A．，O点为亮条纹 B．，O点为暗条纹C．，O点为亮条纹 D．，O点为暗条纹12．（2024·辽宁·校联考一模）光纤准直器是光通讯系统中的一种重要组件，它的作用是将光纤内传输来的发散光转变成准直光（平行光），其简化工作原理如图所示，棱镜的横截面为等腰三角形，从光纤一端射出三束相同的单色光a、b、c，b光与棱镜的中心线重合，a、c光恰好分别入射到上、下侧面的中点，经棱镜折射后与中心线平行。已知棱镜横截面的底角和入射光与中心线的夹角均为，棱镜底边长为d，光在真空中的传播速度为c，则（）A．棱镜对光的折射率为 B．棱镜对光的折射率为C．b光通过棱镜需要的时间为 D．a光通过棱镜需要的时间为13．（2024·云南曲靖·统考一模）半圆形玻璃砖在光学中有许多重要应用，可以用来做许多光学实验．如图所示，一束光由半圆形玻璃砖的左侧面沿半径射入，经界面折射后分为两束光，则下列说法正确的是（）

A．玻璃对光的折射率大于对光的折射率B．现将入射光绕点顺时针转动，则光先消失C．在半圆形玻璃中，光的传播时间大于光的传播时间D．分别用光在同一个装置上做双缝干涉实验，光的干涉条纹间距小于光的干涉条纹间距二、选择题Ⅱ(本题共2小题,每小题3分,共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)14．（2024·新疆乌鲁木齐·统考一模）“波”字最早用于描述水纹起伏之状，唐代诗人有“微风动柳生水波”的描述。图甲为一列可看成简谐横波的水波在时的波形图，P、Q是介质中的两个质点，图乙为质点P的振动图像。下列说法中正确的是（）A．水波沿x轴负方向传播 B．水波的波速为C．时，质点Q的位移为 D．质点P的平衡位置坐标15．（2024·辽宁·校联考一模）一个柱状玻璃砖的横截面如图所示，它可视为由半径为。R的四分之一圆弧OPQ与直角三角形OPM组成，。现有一束单色光从OM边上的S点以入射角射入玻璃砖，折射光线恰好与OP垂直，接着经圆弧面PQ发射后从N点垂直边界OQ射出。已知光在真空中的速率为c，则（）A．该单色光在玻璃砖中的折射率为B．C．D．该单色光在玻璃砖中的传播时间为非选择题部分三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）16．（2024·广东佛山·统考一模）某研究性学习小组利用光电门传感器、天平、刻度尺研究单摆的周期与摆球质量、摆长之间的关系。实验装置如图甲所示，实验时，将小球拉起一定角度后释放（小于），利用光电门测出小球摆动的周期。（1）该实验采用的实验方法为（选填“控制变量法”或“理想实验法”）；（2）如果实验组用该装置分别在北京和顺德两地进行探究“单摆的周期T与摆长L的关系”的实验，然后将实验数据绘制成图像，如图乙所示，则在顺德测得的实验结果对应的图线是（选填“A”或“B”）；（3）某次实验中，小组成员小明想用该装置测当地重力加速度，已知绳长为L，小球直径为d，摆球摆动过程中光电门接收到光信号强度I随时间ｔ的变化如图丙所示，和均为已知量，由此可知此次实验单摆的周期为，当地重力加速度大小的计算表达式（用上述已知的物理量表示）．17．（2024·吉林·校联考模拟预测）在实验室用双缝干涉测光的波长，实验装置如图所示

（1）双缝、光屏、单缝，依次是图中的（填图中的字母）。

（2）①图是实验得到的红光双缝干涉图样照片，根据该图可判断双缝干涉的亮条纹间距（填“相等”或“不相等”）。（3）在某次测量中，观察分划板中心线与乙图亮条纹中心对齐时的情形，如图②所示。然后转动测量头手轮，当分划板中心线与亮条纹中心对齐时，目镜中观察到的图应为③图中的。（4）已知单缝与光屏间距，双缝与光屏的间距，单缝与双缝间距为，双缝间距，图①中分划板中心线与亮条纹中心对齐时手轮读数为，与亮条纹中心对齐时手轮读数为，则实验测得该光的波长的表达式为。四、计算题（本大题共4小题，9分+10分+10分+12分共41分，解答过程请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分）18．（2024·江苏连云港·统考一模）时刻，波源O从平衡位置开始持续振动，时第一次回到平衡位置，形成的简谐横波在介质中恰好传播到A点，如图所示。求：（1）波在该介质中的波速大小v；（2）处的质点第一次到达波谷的时刻。19．（2024·四川绵阳·统考二模）同一均匀介质中有两个振源M、N，分别位于x轴上的（7m，0）和（10m，0）处，从不同时刻开始振动，产生的机械波相向传播，取振源M开始振动时为零时刻，t=1s时刻波形如图所示。求：（i）机械波在该介质中的波速；（ii）稳定后振源M、N之间振动加强点个数。

20．（2024·陕西咸阳·咸阳市实验中学校考一模）雨过天晴，人们常常看到天空中出现彩虹，它是由太阳光照射到空气中的小水珠上时出现的奇观现象。若将小水珠视为一个半径为R的小球，O为球心，其截面如图所示，一束光从空中（看作真空）平行直径射到C点，入射角，该光射入小球内经过一次反射后从D点再次平行折射向空中。求：（1）小水珠对